Melanosomal localization is required for GIF-2115/2250 to inhibit melanogenesis in B16F10 melanoma cells

Int J Cosmet Sci. 2024 Feb 7. doi: 10.1111/ics.12949. Online ahead of print.

Abstract

Objective: Tyrosinase inhibitors suppress melanogenesis in melanocytes. During a screening for tyrosinase inhibitors, however, we noticed some discrepancies in inhibitory efficacies between melanocytes and in vitro assays. The compound (S)-N-{3-[4-(dimethylamino)phenyl]propyl}-N-methyl-indan-1-amine (GIF-2115) exerts antioxidative stress activity upon accumulation in late endosomes and lysosomes. GIF-2115 was also identified as a potent antimelanogenic reagent in B16F10 mouse melanoma cells. GIF-2115 inhibited the activity of mushroom tyrosinase and the lysates of B16F10 cells. However, structure-activity relationship studies indicated that GIF-2238, which lacks the benzene ring in the aminoindan structure of GIF-2115, inhibited tyrosinase activity in vitro but did not inhibit melanogenesis in B16F10 cells. The aim of the present study is to show the importance of the intracellular distribution of tyrosinase inhibitors in exerting their antimelanogenic activity in melanocytes.

Methods: The intracellular distribution of compounds was monitored by linking with the fluorescent group of 7-nitro-2,1,3-benzoxadiazole (NBD). To mislocalize GIF-2115 to mitochondria, the mitochondria-preferring fluoroprobe ATTO565 was used.

Results: We reconfirmed the localization of GIF-2250 (GIF-2115-NBD) not only to matured but also to early-stage melanosomes. Although GIF-2286 (GIF-2238-NBD) maintained tyrosinase inhibitory activity, it did not show specific intracellular localization. Moreover, when GIF-2115 was linked with ATTO565, the resultant compound GIF-2265 did not inhibit melanogenesis in B16F10 cells, despite its strong tyrosinase inhibitory activity.

Conclusion: These results suggest that melanosomal localization is essential for the antimelanogenic activity of GIF-2115, and GIF-2115 derivatives may be new guides for drugs to endosomes and lysosomes as well as melanosomes.

Objectif: Les inhibiteurs de la tyrosinase suppriment la mélanogenèse dans les mélanocytes. Lors d'un criblage d'inhibiteurs de la tyrosinase, cependant, nous avons remarqué des différences dans les efficacités inhibitrices entre les mélanocytes et les essais in vitro. Le composé (S)-N-{3-[4-(diméthylamino)phényl]propyl}-N-méthyl-indan-1-amine (GIF-2115) exerce une activité antioxydante en cas de stress lors de l'accumulation dans les endosomes tardifs et les lysosomes. GIF-2115 a également été identifié comme un puissant réactif antimélanogène dans les cellules de mélanome murin B16F10. GIF-2115 a inhibé l'activité de la tyrosinase de champignon et les lysats des cellules B16F10. Cependant, des études de relation structure-activité ont indiqué que GIF-2238, à qui il manque l'anneau benzénique dans la structure aminoindan de GIF-2115, inhibait l'activité de la tyrosinase in vitro mais n'inhibait pas la mélanogenèse dans les cellules B16F10. L'objectif de la présente étude est de montrer l'importance de la distribution intracellulaire des inhibiteurs de la tyrosinase dans l'exercice de leur activité antimélanogène dans les mélanocytes. MÉTHODES: La distribution intracellulaire des composés a été surveillée en les liant au groupe fluorescent de la 7-nitro-2,1,3-benzoxadiazole (NBD). Pour délocaliser GIF-2115 vers les mitochondries, le fluorophore ATTO565 préférant les mitochondries a été utilisé. RÉSULTATS: Nous avons confirmé la localisation de GIF-2250 (GIF-2115-NBD) non seulement dans les mélanosomes matures mais aussi dans les mélanosomes à un stade précoce. Bien que GIF-2286 (GIF-2238-NBD) ait maintenu une activité inhibitrice de la tyrosinase, il n'a pas montré de localisation intracellulaire spécifique. De plus, lorsque GIF-2115 a été lié à ATTO565, le composé résultant GIF-2265 n'a pas inhibé la mélanogenèse dans les cellules B16F10, malgré son activité inhibitrice de la tyrosinase forte.

Conclusion: Ces résultats suggèrent que la localisation dans les mélanosomes est essentielle pour l'activité antimélanogène de GIF-2115, et que les dérivés de GIF-2115 peuvent être de nouveaux guides pour les médicaments vers les endosomes et les lysosomes ainsi que les mélanosomes.

Keywords: cell culture; chemical analysis; delivery/vectorization/penetration; melanosome; organelle; tyrosinase.